분급 - REFLUX classifier

Reflux classifier는 호주 뉴캐슬 대학교의 Kevin Galvin 교수에 의하여 특허 출원이 되었으며, 이후 FLSmidth社가 Reflux™ Classifier로 특허출원 및 상용화하였습니다. Reflux™ Classifier는 일반 광물의 선광뿐만 아니라, 특히 석탄의 선광에 널리 사용되고 있습니다. 현재 호주, 캐나다, 남아프리카 등지에서 도입하여 사용되고 있는 것으로 알려져 있습니다.

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Structure of REFLUX classifier

 

Reflux classifier는 유동층 분급기(fluidized bed classifier - 수직인 곳)와 라멜라 침전기 (lamella settler - 기울어진 곳)가 합쳐진 구조입니다. 그리고 라멜라 침전기 아래, 무거운 입자들이 형성하는 autogenous dense medium 층이 있으며, 이를 포함하면 총 3개의 주요 파트가 있다고 할 수 있습니다.

Fig 1. The structure of REFLUX™ Classifier (FLSmidth)

 

① Feed input

② Overflow

③ Fluidized bed separator

④ Lamella settler

⑤ Autogenous dense medium separator

⑥ Underflow 

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Principle of REFLUX classifier

 

Reflux classifier에는 다음의 세 가지의 메커니즘이 주로 작용합니다: ① hindered settling, ② autogenous dense medium, ③ lamella settling.

 

fluidized bed에서는 주로 hindered settling이 작용하며, 입자의 종말속도(입자의 크기에 영향)에 의하여 분급이 일어납니다. fluidized bed에서는 입자의 종말속도가 비슷한 경우(ex. 입도가 작고 무거운 입자(fine heavier particles)와 입도가 크고 가벼운 입자(coarse lighter particles)), 분급에 대한 효율은 낮으나 이들을 lamella part에서 처리될 수 있습니다.

[참고#1] 침강이론: Stoke's & Newton's Law

 

Fig 2. Forces applied in inclined plates (lamella space/laminar flow)

 

lamella part 내에서 유체의 속도분포는 포물선의 형태(기울어진 벽면에서 수직방향으로, 중심이 가장 빠르며 벽면은 0에 수렴)로 작용하게 되며 (ⓐ),

 

이때 벽면에 가까운 입자에 작용하는 항력(drag force)은 종말속도와 같은 크기의 힘으로 반대방향으로 작용하게 됩니다 (ⓑ). 즉, 층류(laminar flow)가 흐르는 라멜라 층에서는 입자들이 동일한 수압 속도(hydraulic pressure)가 작용하는 환경에서 분급이 이루어지며, 이는 입자의 밀도에 의하여 발생합니다.

 

밀도가 큰 입자는 기울어진 벽면을 따라 라멜라 층을 빠져나가게 되며(아래 방향), 가벼운 입자들은 오버플로우로 빠져나가게 됩니다 (ⓒ).

 

lamella part에서 되돌아온 입도가 작고 무거운 입자들은 축적되어 autogenous dense media 층을 형성하며, 이는 피드로 유입되는 광액 내 가벼운 입자들이 바로 오버플로우로 빠져나갈 수 있도록 합니다.

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[참고자료]

1. A short review on hydraulic classification and its development in mineral industry

2. The use a REFLUX classifier for iron ores: assessment of fine particles  recovery at pilot scale

3. FLSmidth REFLUX™ Classifier